イネ科植物における重金属誘導鉄欠乏

重金属引起的草类缺铁

基本信息

批准号：
02F00212
负责人：
河合成直
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの実験結果から水耕栽培したオオムギのMn過剰誘導鉄欠乏症状において、培地のK濃度を上昇させることにより、その症状が大きく軽減される現象が明らかとなっていた。その現象はイネ、ソルガムにおいても見られ、Mn過剰の土壌においてKの多量施肥が有効であると示唆されていた。上記のKによるMn過剰の軽減現象の機構を解明するため、放射性のFeとMnのオオムギに対する投与実験を行い、培地のK濃度の上昇が、MnとFe何れの吸収に直接影響するかを検討した。4時間の投与実験の結果、K濃度の上昇は鉄の吸収に影響を与えないが、Mnの吸収を抑制することがわかった。FeとMnは根による吸収において競合するといわれており、共通のトランスポーターがあると議論されているが、この結果は、KはFeのそれとは別個のMnのトランスポーターのみに直接作用することを示唆した。次に、近年、必須元素であることが知られたNiの過剰について検討した。その結果、水耕培地のNi濃度が1、10μMの時、0μMの時より植物体の重量が増加した。また、100μMの時、植物体重量と葉緑素含量も低下し、いわゆる重金属誘導鉄欠乏が見られた。さらに、培地のNi濃度が増加するに従い、地上部の4つの微量必須元素の含量は減少した。また、Ni過剰においてはムギネ酸分泌の誘導は見られなかった。また、上記の実験と平衡して、水耕オオムギを用いて鉄欠乏時のムギネ酸Feの吸収能の日変動を測定した。ムギネ酸の分泌には明確な日変動があり、温度上昇直後の4-5時間に分泌が見られる。しかし、植物根の分泌されたムギネ酸がキレート化したFeを吸収する能力に日変動があるかについてはあまり明確ではなかった。本実験で、その吸収能力は明期と暗期で大小があるものの、その明、暗の各期間の間では一定であり、温度以外による概日性リズムなどの制御を請けていないことが示された。

先前的实验结果表明，通过增加培养基的k浓度，大大降低了Mn诱导的水培料中过量诱导的铁缺乏症的症状。在大米和高粱中也可以看到这种现象，这表明大量的k受精在过多的土壤中有效。为了阐明上述由于K引起的MN过量减少的机制，我们在大麦上进行了放射性Fe和MN的给药实验，以研究培养基中K浓度的增加是否直接影响MN或Fe的吸收。 4小时给药实验的结果表明，K浓度的升高对铁的吸收没有影响，但抑制了MN的吸收。据说FE和MN在根吸收中竞争，并认为有一个共同的转运蛋白，但该结果表明K直接作用于与FE的MN转运蛋白。接下来，我们调查了NI的过剩，近年来已知这是必不可少的要素。结果，当水培培养基中的Ni浓度为1至10μm时，当植物体的重量从Ni浓度为0μM时增加时。此外，在100μm处，植物体和叶绿素含量的重量减少，并观察到所谓的重金属诱导的铁缺乏症。此外，随着培养基中的NI浓度的增加，地面上方四个痕量基本要素的含量减少。此外，在NI过量的情况下，未观察到粘酸分泌的诱导。此外，在与上述实验的平衡中，使用水培大麦测量了铁缺乏症在铁缺乏症期间的吸收能力的每日变化。米瓜酸酸的分泌具有不同的每日变化，温度升高后4-5小时可见分泌。但是，尚不清楚分泌的植物根部的甲酸酸是否具有吸收螯合Fe的能力的每日变化。该实验表明，尽管其吸收能力在光和黑暗时期很大，但在光和黑暗时期之间是恒定的，并且不承担控制温度以外的昼夜节律。